研究腐蝕的重要意義主要體現在以下五個方面。
(1)減少腐蝕危害產生的巨大經濟損失
腐蝕導致經濟的巨大損失已是眾所周知的事實。以年產30萬噸合成氨裝置為例,每年因設備腐蝕失效導致物料泄漏、工藝流程停產一天就損失人民幣約60萬元,該裝置中的轉化爐是其心臟設備,由于高溫腐蝕,每更換一根爐管就會造成三天停產,每損壞17根爐管造成停產的損失相當于一臺轉化爐的造價;由于腐蝕,停車100次其損失相當于整個合成氨廠的總投資。一個年產30萬噸乙烯的裝置每停產一天造成的損失高達750萬元。從國內石油化工生產企業統計,1999年瀘天化年總產值8.284億元,而直接與間接腐蝕經濟損失共計6010萬元,占年生產總值的7.25%。儀征化纖廠大修周期從1年改為2年,創凈利潤(22~23)億/年。通常認為間接腐蝕損失比直接腐蝕損失大。根據現有數據,石油工業的間接腐蝕損失是直接腐蝕損失的3倍。2000年,上海醫藥集團腐蝕損失是8114萬元;華東電網因鍋爐“四管”腐蝕爆漏導致非計劃停車115次,損失電量29億千瓦·小時,經濟損失7.7億元。
汽車行業1999年的腐蝕損失約為242億元。以重慶汽車腐蝕調查為例,重慶市系內陸盆地,夏季悶熱,冬天潮濕,年平均氣溫較高,其環境大氣中的Cl-、SO2和H2S等含量高,下雨頻率高,酸雨、大霧天氣時有發生。車輛受大氣環境的腐蝕十分嚴重,通常新車運行1年后就產生銹斑,2年左右就有腐蝕穿孔現象發生。由于大面積腐蝕和腐蝕穿孔,通常車輛每年都要進行外涂裝;2年要進行換頂;4年要進行面板、車頂的更換,大梁、車身骨架的維護,重慶市車輛年均總的腐蝕損失為16057.1萬元。
(2)提高人身和工業生產裝置及重要基礎設施運行的安全
應力腐蝕、氫脆、孔蝕等局部腐蝕破壞的發生難以預測,極易引起生產設備的爆炸、火災等突發性災難事故,危及職工及生產裝置的安全。如國內某天然氣管線曾因硫化氫應力腐蝕破壞多次發生爆炸,其中一次引爆起特大火災,造成20多人傷亡;某天然氣井口設備因硫化氫酸性氣體腐蝕造成井噴,大火燒了二十多天,經濟損失慘重;某化肥廠廢熱鍋爐進口管因氫腐蝕引發爆炸,造成7人死亡等。
城市立交橋的腐蝕。北京西直門立交橋1979年建成通車,1999年拆除重建,使用不到20年。除交通流量等客觀因素外,主要是因溶雪撒鹽造成的“鹽腐蝕”,重修費用3000萬元。北京的橋正在進行的外涂層防護,約100萬平方米,一次就花費幾千萬元。
(3)保護地球有限的可利用資源
腐蝕危害遍及日常生活和幾乎所有的行業,如冶金、化工、能源、礦山、交通、機械、航空航天、信息、農業、食品、醫藥、海洋開發、基礎設施等。其對自然能源及材料的消耗是駭人聽聞的(表0-1)。
珍惜自然資源是人類一項長期的戰略任務,腐蝕一方面要損耗大量的材料資源,同時也會浪費大量的能源。據統計,因腐蝕每年有30%的鋼鐵遭受腐蝕,10%的鋼鐵將全部變成無用的鐵銹。能源的消耗不僅發生在材料的冶煉、加工、運輸過程中,還發生在腐蝕產物和污垢的影響作用上,如腐蝕產物和污垢的形成將導致鍋爐、換熱設備的傳熱效率降低,消耗大量的能源。據統計,僅鍋爐結垢降低傳熱效率一項,我國每年就要多消耗1750萬噸標準煤。
(4)建立一個最適合人類居住的生存環境
腐蝕經常造成環境的嚴重污染,如硫酸廠的腐蝕會造成SO2、SO3等的泄漏,氯堿廠的腐蝕會造成氯氣、鹽酸等的泄漏,硝酸廠的腐蝕會造成氧化氮氣的泄漏,大量報廢的各種金屬、玻璃鋼、塑料、橡膠、石墨、涂料等的廢料處理,都會造成環境危害。
(5)促進高新技術產業的發展
尿素生產工藝早在1870年就被提出來,但是由于高溫、高壓尿素甲銨的強腐蝕性和連續生產的特點,人們為尋找耐蝕材料和防護的途徑奮斗了大半個世紀。直到1953年,荷蘭斯塔米卡邦公司提出在CO2原料氣中加入氧氣作為鈍化劑維持不銹鋼的鈍化,基本解決了不銹鋼作為尿素裝置結構材料的腐蝕問題后,才使尿素工藝從此真正走上了工業化的道路。法國的拉克氣田1951年因設備發生了應力腐蝕開裂得不到解決,不得不推遲到1957年才全面開發。美國的阿波羅登月飛船儲存N2O4的高壓容器曾發生應力腐蝕破裂,若不是及時研究出加入體積分數為0.6%的NO解決這個問題,登月計劃將會推遲若干年。又如,國內三套異丁烯生產裝置由于高溫稀硫酸腐蝕問題難以解決,加上原料來源等原因,已有兩套下馬。剩余的一套雖然防腐蝕投資增加到原裝置投資的4~5倍,部分管道甚至使用了鋯材,但生產仍不正常,生產周期僅為一兩個月,產量長期達不到設計要求。
20世紀以來,石油、化學等工業的高速發展,促進了腐蝕理論和耐蝕材料的研究和應用。現在我國已初步解決了在石油天然氣開發、石油化工、化學工業、船舶制造、航空航天、交通設施、核能等現代工業中的腐蝕問題,研制出了許多耐蝕金屬和非金屬材料,基本上滿足了工業生產發展的需要。人類在與腐蝕做斗爭的過程中,不斷創造出新材料、新技術,推動生產的發展和科學的進步。例如人造骨骼、人造關節、人造心臟瓣膜、人造心血管支架等生物醫學高科技領域的發展都與耐腐蝕功能材料的發展緊密相關。(摘自《腐蝕與防護手冊》)
責任編輯:張春穎
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